【물리학】 물리1 역학 고난이도 문제 #2

물리1 역학 고난이도 문제 #2

 

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1. 2017년 9월 모의고사 물리Ⅰ 20번

 

⑴ 문제. 그림과 같이 물체가 높이 h인 곳에서 가만히 출발하여 마찰이 없는 면을 따라 높이 2h인 곳에 도달한다. 물체는 수평면 구간 A와 B를 지나는 도중에 각각 운동 방향으로 크기가 같은 힘 F를 같은 시간 동안 받는다. 높이 2h인 곳에 도달하였을 때 물체의 속력은 0이다. A에서 F가 물체에 한 일을 W_A, B에서 F가 물체에 한 일을 W_B라 할 때, W_B / W_A는? (단, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.)

 

 

① 2/3        ② 7/9        ③ 8/9        ④ 1        ⑤ 10/9

⑵ 풀이. 

① A 구간과 B 구간에서 같은 힘 F를 같은 시간 동안 받음을 이용

 

 

② A 구간이 끝나는 지점과 B 구간이 시작하는 지점에서 역학적 에너지 보존법칙을 이용

 

 

③ W_B / W_A의 계산

 

 

④ 답 : ② 7/9

 

 

2. (종로학원) 2019년 5월 모의 대학수학능력시험 물리 Ⅰ 20번

 

⑴ 문제. 그림 ㈎는 물체 A, B, C가 실 p, q로 연결되어 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다. 그림 ㈏와 ㈐는 ㈎에서 각각 p, q가 끊어진 후 A, B, C가 등가속도 직선 운동을 하는 모습을 나타낸 것이다. 질량은 A가 B의 2배이며, B의 가속도의 크기는 ㈐에서가 ㈏에서의 4/3배이다. ㈐에서 B가 도르래에 부딪히기 전까지 운동하는 동안, A의 운동 에너지 증가량은 B의 역학적 에너지 증가량의 8배이고, 이 동안 B의 운동 에너지 증가량은 E_B, C의 운동에너지 증가량은 E_C이다. E_C / E_B는? (단, 모든 마찰과 공기 저항, 실의 질량은 무시한다.)

 

 

① 8/3        ② 10/3        ③ 7/2        ④ 4        ⑤ 9/2

⑵ 풀이. 

① 지구가 A, B, C를 당기는 힘을 각각 F_A, F_B, F_C라고 정의

 

 

② 식 1. m_A = 2, m_B = 1, m_C = m이라고 가정할 수 있음

③ 식 2. 힘의 평형 이용

 

 

④ 식 3. 가속도 비교식

 

 

⑤ 식 4. 에너지 비교식

 

 

⑥ 결론

 

 

⑦ 답 : ⑤ 9/2

 

 

3. (종로학원) 2019년 6월 모의 대학수학능력시험 물리 Ⅰ 20번

⑴ 문제. 그림은 두 경사면에 놓인 물체 A, B, C가 실로 연결되어 정지해 있는 모습을 나타낸 것으로, 질량은 B가 C의 2배이다. t = 0일 때 실 p를 끊으면 A, B, C가 t = t₀까지 각각 등가속도 직선 운동하고, t = t₀일 때 운동 에너지는 C가 A의 9배이다. t = 0부터 t = t₀까지 A, C의 퍼텐셜 에너지 변화량의 크기는 각각 E_A, E_C이다. E_A : E_C는? (단, θ₁ ＞ θ₂이고, 실의 질량, 공기 저항과 모든 마찰은 무시한다.) 

 

 

① 1 :1        ② 1 : 2        ③ 1 : 3        ④ 2 : 3        ⑤ 3 : 4

⑵ 풀이. 

① 식 1. m_A = m, m_B = 2, m_C = 1이라고 가정할 수 있음

② 식 2. 힘의 평형 이용

 

 

③ 식 3. 운동 에너지의 비 이용

 

 

④ 결론

 

 

⑤ 답 : ① 1 : 1 

 

 

4. 2020년 6월 모의고사 물리Ⅰ 19번

⑴ 문제. 그림과 같이 수평면에서 운동하던 물체가 왼쪽 빗면을 따라 올라간 후 곡선 구간을 지나 오른쪽 빗면을 따라 내려온다. 물체가 왼쪽 빗면에서 거리 L₁과 L₂를 지나는 데 걸린 시간은 각각 t₀으로 같고, 오른쪽 빗면에서 거리 L₃을 지나는 데 걸린 시간은 t₀ / 2이다. L₂ = L₄일 때, L₁ / L₃은? (단, 물체의 크기, 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

 

 

① 3/2        ② 5/2        ③ 3        ④ 4        ⑤ 6

⑵ 풀이. 

① 다음과 같이 정의를 하자.

○ h₁ : L₁ 또는 L₄가 걸쳐있는 높이

○ h₂ : L₂ 또는 L₃가 걸쳐있는 높이

○ θ₁ : 왼쪽 빗면의 경사각

○ θ₂ : 오른쪽 빗면의 경사각

○ 높이가 같으면 속력이 같으며 세 지점의 속력 v₁, v₂, v₃에 대해 수평면 속력 ＞ v₁ ＞ v₂ ＞ v₃라고 하자.

② 조건 1. L₁, L₂, L₃를 지난 시간이 각각 t₀, t₀, t₀ / 2 : 사실상 L₁을 지나는 시간을 알 필요는 없음

 

 

③ 조건 2. L₂ = L₄ 

 

 

④ L₁ / L₃의 계산

 

 

⑤ 답 : ④ 4

 

 

5. (이투스) 2019년 8월 전국연합 모의고사 물리Ⅰ 16번

⑴ 문제. 그림은 수평면 위의 점 p에 놓인 물체 B를 손으로 잡고 실과 도르래로 물체 A, C를 연결한 후 B를 가만히 놓았을 때 물체의 운동을 나타낸 것이다. B를 가만히 놓았을 때 A, B, C가 등가속도 운동하다가 B가 점 q를 통과하는 순간 A와 B를 연결한 실이 끊어졌고, B가 점 r를 통과한 순간부터 운동 방향과 반대 방향으로 크기가 F인 힘이 B에 작용하여 B가 점 s에 정지하였다. A, B의 질량은 각각 2m, m이고, 지면에서 C까지의 높이는 3d이며, p로부터 q, r, s까지의 거리는 각각 d, 3d, 4d이다. B가 p를 출발한 순간부터 q를 통과할 때까지 C의 역학적 에너지 변화량의 크기는 B의 운동 에너지 변화량의 15배이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이고, 물체의 크기, 실의 질량, 모든 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

 

 

ㄱ. C의 질량은 4m이다. 

ㄴ. B의 운동 에너지는 r에서가 q에서의 10배이다.

ㄷ. F = 5mg / 3이다.

 

① ㄴ        ② ㄷ        ③ ㄱ, ㄴ        ④ ㄱ, ㄷ        ⑤ ㄴ, ㄷ

⑵ 풀이

① C의 질량 계산

 

 

② r 또는 q에서의 B의 속도 계산

 

 

③ F의 계산 : C는 이미 바닥에 있는 상태

 

 

④ 답 : ⑤ ㄴ, ㄷ 

 

입력: 2020.01.17 21:37